灯光反射理论

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灯光拍出月亮的原理是啥

灯光拍出月亮的原理是啥

灯光拍出月亮的原理是啥灯光拍出月亮的原理可以从两个方面进行解释:物理光学和心理现象。

首先,从物理光学的角度来看,灯光拍出月亮的原理基于反射和散射的过程。

月亮是地球上最大的天然卫星,它本身没有自己的光源,而是通过反射太阳光来形成自身的光辉。

当太阳光照射在月球表面上时,光线首先遇到月球表面的岩石和尘埃颗粒。

这些岩石和尘埃会吸收部分光线,而余下的光线会被反射回地球。

这个反射过程是由月球表面的物质特性和光的入射角度决定的。

当这些反射的光线抵达地球时,我们所看到的是从月亮表面反射回来的光线。

这些光线经过大气层时会发生散射现象,即光线在大气分子和微粒的作用下改变了方向。

这种散射现象使得月亮的光线在传播过程中逐渐变得柔和,并且呈现出蓝色或红色的色调。

此外,月亮的亮度也受到地球大气层的影响。

大气层中的空气分子对不同波长的光具有不同的散射特性,蓝色光波相对较短,所以在大气层中发生更多的散射,导致我们看到天空是蓝色的。

而在光线经过大气散射后到达地面时,短波长的蓝光被大气层吸收和散射,红光和黄光波长相对较长的光波则相对较少散射,所以我们看到的月亮呈现出黄色或橙色的色调。

其次,从心理现象的角度来看,月亮作为夜空中最亮的天体之一,对人类有着特殊的吸引力。

当我们用灯光拍摄月亮时,我们观察到的光线并非真实的月亮光线,而是通过相机和观察者的眼睛来感知和解释的。

人类的视觉系统具有很强的适应性和辨识能力。

在暗夜中,我们的眼睛会逐渐适应光线,并提高对低亮度物体的感知能力。

当我们用灯光拍摄月亮时,相机感光元件在光照不足的情况下会自动调整曝光时间和增加增益,以捕捉足够的光线。

当我们观察到灯光拍出的月亮照片时,大脑会对这些光线进行再次解释和处理。

根据我们先前对月亮的观察和记忆,我们的大脑会将这些灯光所呈现出的图像视为月亮,并给予特定的色彩和亮度。

此外,心理学中的错觉现象也可能会影响我们对月亮的观察。

光和影、色彩和亮度的变化会引起我们的感知系统产生一系列错觉,使得我们看到的月亮可能与实际的光线不完全一致。

广告投影灯原理

广告投影灯原理

广告投影灯原理广告投影灯原理1. 引言广告投影灯是一种常用于商业宣传和展示的投影设备,它通过光学原理实现对静态或动态影像的投射。

了解广告投影灯的原理对我们理解其工作方式和优势具有重要意义。

2. 光学原理广告投影灯的原理基于光学的反射和折射特性。

以下是实现广告投影灯的基本光学原理:•反射:通过反射,灯光可以从光源中进行反弹。

常见的光源包括高压氙气灯和LED灯等。

光线从光源发射出来,经过反射镜或反光面后,改变传播方向。

•折射:折射是当光线从一种介质进入另一种介质时发生的现象。

在广告投影灯中,通过透镜等光学元件,灯光可以被折射和聚焦,以实现对影像的投射。

3. 投影原理广告投影灯通过光学原理将影像投射到特定的位置。

以下是广告投影灯实现影像投射的原理过程:1.光源发射出的光线通过反射镜或反光面进行反射,以改变传播方向。

2.经过反射后的光线,进入透镜系统中。

透镜能够改变光线的传播方向和聚焦程度。

3.透镜将光线折射并聚焦,使其经过一个狭小的孔径。

这样,光线在通过孔径后就成为非散射的平行光束。

4.经过光线整形后,其聚焦点就是影像的位置。

通过调整透镜系统或反射镜的位置,可以实现对影像的调整和矫正。

5.最后,通过适当的光线投影装置,将聚焦后的光线投射到特定的投影屏或平面。

4. 优势和应用广告投影灯具有以下优势和广泛应用:•灵活性:广告投影灯可以投射不同大小和形状的影像,适应不同场景需求。

•效果突出:使用广告投影灯可以制造出高亮度、高对比度的影像,使广告内容更加吸引人眼球。

•节省空间:与传统的平面广告相比,广告投影灯可以大幅度减少占用空间,提供更大的设计自由度。

•多媒体支持:广告投影灯可以与多种媒体设备结合使用,如电脑、DVD播放器等,满足不同媒体形式的需求。

•广泛应用:广告投影灯广泛应用于商业宣传、演讲、展览、酒店等领域,提供了更多的创意和视觉冲击。

5. 结论广告投影灯利用光学原理实现影像的投射。

通过反射和折射,灯光经过透镜系统的调整和矫正,最终被投影到特定位置。

全反射原理

全反射原理

全反射原理爱因斯坦曾经说过:“我认为,物理学是理论性的、纯粹抽象的科学。

”其实,在大千世界中,存在着许多类似于“全反射”的现象,比如,窗户的玻璃可以从各个方向透光;镜子等光滑的物体可以把外界光线集中成光束,折射到它的背面和侧面;眼睛在有强烈阳光照射时,瞳孔会缩小等等。

这些全都是由于光的反射造成的。

那么光的反射定律是怎样得出来的呢?全反射现象是指一切能引起反射的刺激都可以用全反射来解释,我们只要弄清楚全反射发生的原因就可以了。

要研究全反射,首先应当知道光从空气射入水或其他介质表面时,一部分光会从表面射出来,这种现象叫做光的反射,光被物体表面反射出去的现象叫做光的反射现象。

光的反射定律是初二物理课本里的内容,很简单,但却也很重要。

同学们只有真正弄懂了光的反射定律,才能理解所有的物理现象。

如果在纸上放一块蛋糕,然后让它静止不动,你会发现有很多白色粉末在飘落。

为什么会出现这样的情况呢?原来是纸把蜡烛的火光给反射回来了。

这就是全反射现象。

全反射在生活中处处可见,比如,太阳光通过玻璃照到我们的身上,使我们觉得暖洋洋的。

人走在路上,被街上的灯光反射到脸上,会感觉温暖。

如果想知道被太阳光照射时温度升高还是降低,可以用眼睛看一下地上,如果感到热,那说明太阳已经照在地面上了,地面吸收了太阳的热量,而发生了全反射,所以温度升高了;如果没有感到热,则说明地面的温度没有升高,地面反射掉了太阳的热量,没有反射的必要,所以温度降低了。

对于鸡蛋壳的光滑表面,我们也能看到全反射现象。

平时打破的鸡蛋,蛋壳上总是光洁如新。

你也许会问,蛋壳怎么会是光滑的呢?因为光线被蛋壳表面漫反射,根本照不进去,所以看起来像新的一样。

平时煮鸡蛋时,我们也要把鸡蛋放在冷水里煮一会儿,为什么呢?原来,鸡蛋遇冷收缩,蛋壳变薄变硬,光线被漫反射到四周,这样,蛋壳就变得很光滑了。

前几年,我国每年大约要消耗一亿多吨石灰石,而这些石灰石大多数是用石灰岩来提炼出来的,在制取石灰岩的过程中,一般需要磨碎石灰岩。

光的全反射

光的全反射

光的全反射2010级4班谭建 222010315210236任务分析一、内容分析光亮的铁球在阳光下很刺眼,将光亮铁球加在试管上夹上,放在点燃的蜡烛上熏黑,然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中,这时放在清水中的铁球变得比在阳光下更加光亮,这种现象就叫做全反射现象.1.全反射现象:概念:光传播到两种介质的表面时,通常要同时发生反射和折射现象,若满足了某种条件,光线不再发生折射现象,而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象.(如图19—18)2.发生全反射的条件:(1)光从光密介质入射到光疏介质①对于两种介质来说,光在其中传播速度较小的介质,亦即绝对折射率较大的介质,叫光密介质;而光在其中传播速度较大的介质,亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质.②光密介质和光疏介质是相对的.(2)入射角等于或者大于临界角临界角C:恰好发生全反射时入射角的大小.此时折射角等于90°.3.对于全反射的理解:(1)在前面的演示实验中,被蜡烛熏黑的铁球外表附着一层未燃烧完全的碳烛混合物,对于水来说是不浸润的,当该球从空气进入水中时其外表附着一层很薄的空气薄膜,当有光线透过水照射到水和空气界面时,会发生全反射现象,故看起来较光亮.(2)自行车的尾灯,也是利用光的全反射的原理来制成的.所以建议大家利用平时观察到的物理现象,用科学知识来解释它的原理,从而更有利于巩固物理知识.4.光导纤维:光导纤维可以传递光信号、图像信号.原理:光的全反射;二、、课标分析光的折射与全反射问题是近年来命题频率最高的的知识点,在新课标教材中,此部分内容属于选考系列,在今后的高考中出题的可能性很大,并且试题的灵活性有所加强三、教材分析《光的全反射》是新课程高中物理司南版选修3-4第四章第2节的内容,这一节是学生在学习了光的反射(初中)、光的折射(高中)之后编写的,是反射和折射的交汇点。

全反射现象的研究,既是对反射和折射知识的巩固与深化,又为下面“棱镜”、“光的本性”的学习作了铺垫。

光的全反射与光学仪器的工作原理

光的全反射与光学仪器的工作原理

光的全反射与光学仪器的工作原理光的全反射是光沿着一种介质与另一种介质之间的界面传播时,在特定的入射角下,光完全被反射回原来的介质中的现象。

这一现象在现代光学仪器中被广泛应用。

本文将介绍光的全反射的原理以及它在光学仪器中的工作原理。

一、光的全反射的原理当光从光密介质射入光疏介质时,入射角越大,透射角也会变大。

当入射角超过一个临界角时,透射角将大于90°,此时光无法穿透到光疏介质,会发生全反射现象。

全反射的临界角可以由斯涅尔定律计算得出,其表达式为:n1sinθ1 = n2sinθ2,其中n1和n2分别是两种介质的折射率,θ1和θ2分别为入射角和折射角。

二、光学仪器中的应用1. 光纤通信光纤通信是现代通信领域中最常用的传输信号方式之一。

光纤可以实现光的全反射,在其中传输信息。

光信号通过光纤内壁的全反射来避免信号的损耗和干扰,有效地传输到目的地。

2. 光导管光导管是一种光学传感器,通过利用光的全反射原理,可以将光信号有效地传输到需要的位置。

光导管常用于医学和工业领域中的观察和检测任务,具有高分辨率和远距离传输的优势。

3. 透镜透镜是光学仪器中最常见的元件之一。

透镜的工作原理是利用折射将光线聚焦或发散,使得入射光线以不同的角度折射出射。

透镜通过光的全反射来控制光线的传播方向和聚焦效果,从而实现放大、缩小、矫正像差等功能。

4. 光束分离器光束分离器是光学仪器中常用的元件之一,它可以将入射光束按照一定的条件进行分离或合并。

光束分离器利用光的全反射来实现光束的分离,使得不同波长或不同方向的光在光学系统中能够分开。

5. 光电传感器光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的设备。

光电传感器通常包括一个光源和一个光敏元件。

光敏元件利用光的全反射来捕获目标光线,并将其转化为电信号,用于测量、检测和控制等应用。

结论光的全反射是光学仪器中重要的原理之一,广泛应用于光纤通信、光导管、透镜、光束分离器和光电传感器等领域。

光的反射定律探究

光的反射定律探究

光的反射定律探究当我们在明亮的环境中,看到镜子里清晰的自己,或者在平静的湖面上看到岸边景物的倒影,这都是光的反射现象在我们生活中的呈现。

那么,光的反射究竟遵循着怎样的规律呢?让我们一起来深入探究一下光的反射定律。

要探究光的反射定律,首先得了解什么是光的反射。

光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,但当光从一种介质射向另一种介质时,在两种介质的分界面上,光的传播方向会发生改变,一部分光返回原来的介质中,这就是光的反射。

为了更直观地研究光的反射,我们可以进行一个简单的实验。

准备一块平面镜、一个激光笔、一张白色硬纸板。

将白色硬纸板平铺在水平桌面上,把平面镜垂直立在硬纸板上。

用激光笔沿着硬纸板照射平面镜,我们会在硬纸板上看到一个明亮的光斑,这个光斑就是反射光形成的。

在这个实验中,我们要重点观察几个关键的元素。

首先是入射光线,也就是激光笔射向平面镜的光线;其次是反射光线,即光被平面镜反射后在硬纸板上形成的光斑所对应的光线;还有入射点,就是入射光线与平面镜的接触点;以及法线,法线是通过入射点,垂直于平面镜的一条虚拟直线。

通过多次改变入射光线的方向,我们会发现一个有趣的现象:反射光线总是与入射光线和法线在同一平面内。

如果把白色硬纸板向后折,让它不再与入射光线和法线所在的平面重合,这时就看不到反射光线了。

这就充分证明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内这一重要规律。

进一步的探究还能发现,反射光线和入射光线分居法线两侧。

而且,反射角总是等于入射角。

这里的反射角是指反射光线与法线的夹角,入射角则是入射光线与法线的夹角。

光的反射定律在我们的日常生活中有着广泛的应用。

比如汽车的后视镜,就是利用了光的反射原理。

通过特殊设计的后视镜,司机可以看到车辆后方的情况,从而保障行车安全。

再比如潜望镜,它能够让人们在不暴露自身的情况下观察到高处或远处的景象。

潜望镜内部通过两面平面镜,使光线经过两次反射,最终进入观察者的眼睛。

在建筑设计中,光的反射定律也发挥着重要作用。

光学中的光的折射与全反射

光学中的光的折射与全反射

光学中的光的折射与全反射在我们日常生活中,光的折射与全反射现象无处不在。

当我们把筷子插入水中,会发现筷子好像“折断”了;当我们在夜晚看到马路上的灯光,会发现光线呈现出独特的形状。

这些都是光的折射与全反射带来的奇妙现象。

首先,让我们来了解一下光的折射。

光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。

这就好比一个人从平地上跑步进入斜坡,他的奔跑方向会发生变化一样。

光在折射时,遵循一定的规律,那就是折射定律。

折射定律指出,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

为了更直观地理解光的折射,我们可以想象这样一个场景。

假设我们有一块玻璃,光从空气斜射入玻璃中。

由于光在空气中的传播速度比在玻璃中快,所以光在进入玻璃时会发生折射,传播方向会向法线靠拢。

当光从玻璃再次回到空气中时,传播方向会偏离法线。

这种折射现象使得我们能够看到水中的物体位置与实际位置有所偏差,也让我们能够通过透镜来矫正视力或者制作望远镜、显微镜等光学仪器。

那么,光的折射是如何影响我们看到的物体的呢?当光从物体表面反射后,经过不同介质的折射,进入我们的眼睛,我们所看到的物体的位置、形状和大小可能会发生变化。

比如,我们在游泳池底看到的物体,看起来比实际位置要高一些。

这是因为光从水中折射到空气中,折射角大于入射角,导致我们的眼睛误以为物体的位置更高。

接下来,我们再谈谈全反射。

全反射是光折射现象中的一种特殊情况。

当光从光密介质射向光疏介质时,如果入射角增大到一定程度,折射光线会消失,只剩下反射光线,这种现象就叫做全反射。

为了更好地理解全反射,我们可以想象这样一个例子。

假设有一束光从水中射向空气,当入射角逐渐增大时,折射角也会逐渐增大。

当入射角增大到某个临界角时,折射光线将与界面平行,此时如果再增大入射角,就会发生全反射,所有的光都会被反射回水中。

全反射在实际生活中有很多重要的应用。

灯光反射是什么原理的应用

灯光反射是什么原理的应用

灯光反射是什么原理的应用1. 简介灯光反射是一种物理现象,指的是入射光线遇到物体表面时,部分光线会被物体表面反射回来。

在日常生活中,灯光反射应用广泛,涉及到室内照明、摄影、监控等多个领域。

本文将介绍灯光反射的原理以及它在不同领域的应用。

2. 灯光反射原理灯光反射的原理主要涉及入射光线与物体表面的相互作用。

2.1 反射定律反射定律是灯光反射的基本规律,表明入射角与反射角相等。

入射角是指入射光线与法线之间的夹角,反射角是指反射光线与法线之间的夹角。

2.2 表面特性物体表面的特性对灯光反射起着重要作用。

光线在不同表面上的反射效果会有所差异,包括漫反射和镜面反射。

- 漫反射是指入射光线遇到粗糙表面时,光线会以不同的角度均匀地反射。

这种反射方式使得光线在各个方向上都有所扩散,使得物体表面得到更均匀的照明。

- 镜面反射是指入射光线遇到光滑表面时,光线会以相同的角度反射,形成明亮的镜像。

这种反射方式在镜子、平滑金属等表面上常见。

3. 应用领域3.1 室内照明灯光反射在室内照明中起着至关重要的作用。

合理的灯光安装和利用灯光反射原理,可以使室内光线更加均匀、柔和,减少阴影和过度光照。

常见的室内灯光反射应用包括: - 利用天花板和墙壁来反射光线,以增加整个房间的照明效果; - 采用不同表面材质和颜色,以实现漫反射和镜面反射的组合效果; - 使用反光材料来增加光线的反射率,提高照明效果。

3.2 摄影在摄影中,灯光反射被广泛应用于照明技术。

通过合理的灯光反射设置,摄影师可以控制光线的方向、强度和色彩,营造出不同的拍摄效果。

常见的摄影灯光反射应用包括: - 使用反射板或闪光灯反射器来调整光线的亮度和方向,以达到良好的照明效果; - 利用灯光反射产生不同的阴影效果,增强照片的层次感和立体感;- 通过镜面反射的运用,营造出独特的光线折射效果,为照片增添艺术感。

3.3 监控灯光反射在监控领域的应用主要体现在利用红外灯和红外反射技术。

镜子带灯光的原理

镜子带灯光的原理

镜子带灯光的原理
一、镜子的基本原理1. 反射原理镜子之所以能够反射光线,是利用了光的反射原理。

当光线照射到镜面时,会按照一定角度被反射出去。

2. 抛光原理镜子需要经过精心抛光,在镜面形成非常规整的微观结构。

这样可以减少对光的散射,提高反射率。

3. 玻璃基材大多数镜子使用玻璃作为基材,利用玻璃具有的高透明度和高反射率实现光线反射。

二、镜子带灯光的实现1. 灯光照射在镜子背后安装灯光,使其照射在镜面上。

灯光照度要调节到合适范围。

2. 光线反射光线经过镜面折射进入玻璃基材,再由镜面反射进入使用者的眼睛。

3. 遮光设计需要在镜框等位置设置遮光设计,使灯光只照射在需要的镜面区域。

三、镜面与灯光匹配设计1. 镜面反射率根据使用需要选用反射率高的镜面,如钢化玻璃镜面。

2. 灯光色温灯光色温要匹配容易形成自然皮肤色,常用3000-4000K的暖白光。

3. 灯光亮度要用光照计测试光照度,避免灯光亮度过强造成眩光。

4. 灯具类型可选用LED灯带等环形散光灯具,获取均匀柔和的光照效果。

5. 遮光设计遮光要完整、不透光,避免灯光对其他区域形成干扰。

四、镜子带灯注意事项1. 防电击设计安装部位需要完全绝缘,确保使用者不会触电。

2. 防过热设计要测试发热情况,必要时设置散热装置,保证安全。

3. 称眼高度要根据使用者身高确认灯光和镜面高度,使其符合使用习惯。

4. 与环境协调灯光颜色要与整体环境照明协调,不能出现色差。

五、总结镜子带灯光需要考虑折射反射原理,选用合适的镜面与灯光,并注意与使用环
境的协调,才能实现最佳的使用效果。

灯光的折射与漫反射原理

灯光的折射与漫反射原理

灯光的折射与漫反射原理灯光是我们日常生活中不可或缺的一部分,它不仅为我们提供照明,还能营造出不同的氛围和美感。

而灯光的折射与漫反射原理是我们理解灯光行为的基础。

本文将介绍灯光的折射与漫反射原理,并探讨其在实际应用中的重要性。

一、灯光的折射原理1. 折射的定义折射是光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的光密度不同而改变传播方向的现象。

当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。

2. 折射定律折射定律是描述光线在两种介质之间传播时的规律。

根据折射定律,入射光线、折射光线和法线所在的平面三者共面,且入射角和折射角之间满足下列关系:n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)其中,n1和n2分别为两种介质的折射率,θ1为入射角,θ2为折射角。

3. 灯光的折射应用灯光的折射应用广泛,例如在光学仪器中,通过改变光线的折射角度,可以实现对光线的聚焦和分散。

在摄影中,通过使用透镜和光学滤镜,可以改变光线的折射,实现不同的拍摄效果。

此外,在眼镜、显微镜等光学设备中,也利用了光线的折射原理。

二、灯光的漫反射原理1. 漫反射的定义漫反射是光线在遇到粗糙表面时,由于表面的不规则结构而发生的反射现象。

与镜面反射不同,漫反射会使光线在各个方向上均匀地散射。

2. 漫反射的原理漫反射的原理可以通过光线与粗糙表面的相互作用来解释。

当光线照射到粗糙表面上时,由于表面的不规则结构,光线会被散射到各个方向上。

由于散射角度的随机性,光线在各个方向上的强度相等,形成了均匀的漫反射。

3. 灯光的漫反射应用灯光的漫反射应用广泛,例如在室内照明中,通过使用漫反射材料,可以使灯光均匀地散射到整个房间,避免了强烈的直射光线造成的不适感。

在摄影中,通过使用漫反射板或软盒,可以使光线更加柔和,减少阴影的出现。

此外,在电视、电脑显示器等设备中,也利用了漫反射原理,使得光线均匀地散射到观察者的眼睛中,提高了观看体验。

三、灯光的折射与漫反射的重要性灯光的折射与漫反射原理在实际应用中具有重要的意义。

舞台灯光知识:灯光设计中的反射控制及运用

舞台灯光知识:灯光设计中的反射控制及运用

舞台灯光知识:灯光设计中的反射控制及运用舞台灯光在舞蹈、戏剧、音乐等表演中发挥着重要的作用,它能为演员营造出各种层次的氛围,让观众沉浸在表演中。

舞台灯光设计不仅仅是简单的点亮舞台,还需要考虑反射控制和运用,以此来达到最佳的表现效果。

什么是反射控制?反射控制是指对灯光发射的方向、光束大小和光晕等进行调整,以避免灯光在舞台和舞台周围的物体上产生不必要的反射。

如果反射控制做得不好,可能会影响观众的观感,甚至干扰到演员的表演。

反射控制的主要手段包括减小灯光输出功率、调整灯光发射角度、加装反光板或遮光板等。

这些手段能有效减小反射光的影响,使灯光更加柔和、明亮,同时让表演更具层次感和虚实感。

反射控制的运用在舞台灯光中,反射控制是非常重要的,它能帮助设计师更好地控制场景中的光影效果。

以下是一些运用反射控制的实例:1.白幕冷灰色幕布反光问题在某些情况下,灯光的反射会落在白幕或冷灰色幕布上,这会导致舞台上的光线过于亮和耀眼。

为了减少这种问题,在设计舞台灯光时,可以使用遮光板或纱布,将灯光控制在一定的范围内。

2.演员穿闪光衣服反射问题对于一些舞蹈演出,演员穿着闪光的衣服会演出反射的问题,那么在这种场合下,可以将灯光的发射方向调整到演员上方斜向投影,将光线转化成顶部的阶梯式照射,以减少反射。

3.调整灯光色调以及调整反光板的角度在脱口秀或讲演类节目中,演员经常会前后走过不同的地方,这时通过对一些反射板进行角度调整,可以控制灯光在地面的分布,让灯光更加均匀,这样观众就不必一直眨眼睛了。

总结舞台灯光设计中的反射控制是非常重要的,这涉及到灯光效果的实现、观众体验和演员表演等多个方面。

因此,在应用舞台灯光设计理论的同时,设计师还需要不断进行实际的运用和调整,以达到最佳的表现效果。

这里介绍的只是反射控制的其中的一部分,它还涉及到灯光的分布、颜色、数量、亮度和光晕等多个方面,需要设计师在实践中不断摸索和学习。

光学中的光的折射与全反射

光学中的光的折射与全反射

光学中的光的折射与全反射在我们日常生活中,光的现象无处不在。

从清晨阳光透过窗户洒在地面上,到夜晚水面上倒映着的璀璨灯光,光以其多样的表现形式丰富着我们的视觉体验。

而在光学领域中,光的折射与全反射是两个极为重要的概念,它们不仅帮助我们解释了许多常见的光学现象,还在众多科技应用中发挥着关键作用。

让我们先来了解一下光的折射。

当光从一种介质进入另一种介质时,它的传播方向会发生改变,这就是光的折射现象。

比如说,当我们把一根笔直的筷子插入水中,从水面上看,筷子好像在水中折断了一样,这就是光的折射导致的。

为什么会发生折射呢?这是因为光在不同介质中的传播速度是不同的。

光在真空中的传播速度是恒定的,但当它进入其他介质时,速度会变慢。

而光总是倾向于以最短的时间到达目的地,所以当它从一种介质进入另一种速度不同的介质时,传播方向就会发生改变。

光的折射遵循着一定的规律,那就是折射定律。

折射定律指出,入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质中的光速之比,这个比值被称为折射率。

折射率是描述介质光学性质的一个重要参数。

比如,玻璃的折射率比空气大,所以光从空气进入玻璃时会向法线方向偏折。

光的折射在生活中有许多实际的应用。

眼镜就是一个典型的例子。

近视眼镜是凹透镜,通过光的折射来矫正近视患者的视力;远视眼镜则是凸透镜,同样利用光的折射原理帮助远视患者看清物体。

显微镜和望远镜也是基于光的折射原理制造出来的。

显微镜通过多个透镜的组合,将微小的物体放大,让我们能够观察到细胞等微小结构;望远镜则可以让我们看到遥远的天体,拓展了我们对宇宙的认知。

接下来,我们再谈谈光的全反射。

当光从光密介质(折射率较大的介质)射向光疏介质(折射率较小的介质)时,如果入射角增大到一定程度,折射光线会消失,所有的光都会被反射回光密介质,这就是全反射现象。

为了更好地理解全反射,我们可以想象这样一个场景:在一个游泳池底部有一个光源,当光线从水射向空气时,如果入射角逐渐增大,到一定程度时,就不再有光线折射到空气中,而是全部被反射回水中。

新教材高中物理第四章光2全反射课件新人教版选择性必修第一册

新教材高中物理第四章光2全反射课件新人教版选择性必修第一册

酒精来说是光疏介质;由v=
c n
可知,光在光密介质中的速度较小.故
B、D正确.
全反射的应用
1.全反射棱镜 截面为等腰直角三角形的棱镜,利用全反射_改__变__光__的__方__向__. 2.光导纤维 由折射率__较__大____的内芯和折射率___较__小___的外套组成,光传播时 在内芯与外套的界面上发生_全__反___射__.
变式1 光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是 ( ) A.光从空气射到分界面上,入射角足够小 B.光从空气射到分界面上,入射角足够大 C.光从玻璃射到分界面上,入射角足够大 D.光从玻璃射到分界面上,入射角足够小 【答案】C 【解析】全反射是光从光密介质向光疏介质入射时入射角足够大时 才会发生的,玻璃是光密介质,空气是光疏介质,故C正确,A、B、D错 误.
对岸山峰和天空的倒影,水面下的景物则根本看不到.下列说法中正确
的是
()
A.远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了 全反射
B.光线由水射入空气,光的波速变大,波长变小 C.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,可能发生了 全反射,所以看不见 D.近处水面下景物的光线射到水面处,入射角较小,反射光强而 折射光弱,因此有较多的能量射出水面而进入人眼中 【答案】C
(3)光导纤维的应用:携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号 沿着光纤传输到很远的地方,实现光纤通信.
素养点评:本探究通过对全反射应用的研究,培养“科学态度与责 任”素养.
光导纤维 精练3 由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光,所以 光导纤维中用激光作为高速传输信息的载体.要使射到粗细均匀的圆形 光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面 射出,而不会从侧壁“泄漏”出来,光导纤维所 用材料的折射率至少应为多少?

光的反射

光的反射

三、光的反射定律
1、三线共面:反射光线和入射光线、法线在 同一平面上 2、法线居中:反射光线和入射光线分居在 法线两侧 3、两角相等:反射角等于入射角
光路可逆
不看你,找眼睛!
谁更亮?谁重要?
白纸 平面镜
四、反射种类
1、镜面反射
2、漫反射
谁更亮?谁重要?
白纸 平面镜
我重要!我可以发生 镜面反射,可以让物体 成像! 我重要!我可以发 生漫反射,可以让人从 各个方向都看到!
两角相等
没有了反射我们就失去 了身边精彩的世界!为了身边 精彩的世界,请保护好我们 明亮的双眼!
作业:
1、 WWW1、3、4题(3题画在课本上) 2、根据自行车尾灯结构画出光的传播路径。 (画一条光线)
小制作:
制作一个简易潜望镜。(参考课本P76页 WWW2题)
二、与光的反射有关的几个术语
法线 ON
N
入射光线 AO 反射光线 OB
A
入射角
B
反射角
α
平面镜
β入射点 OO探究光的反射规律设计实验: 怎样显示入射光线和反射光线? 怎样方便改变、测量入射角和反射角? 需要记录什么 ?
序号 1
2 3
入射角α
反射角β
沿轴线转动半边白纸,看到什么? 逆着反射光线的方向射向平面镜,再看看! 实验结论:
我们都遵守光的 反射定律!
哪儿用到光的反射?
显微镜
反射式望远镜
光导纤维
太阳灶
平面镜
自行车尾灯
故障车警告牌
潜望镜
你能画出潜望镜中平面镜的位置吗?
你知道光污染吗?你身边有哪 些光污染现象,写一份调查报告。
我的收获:
定义 三线共面 反 射 定 律

光的反射3

光的反射3
一、复习引入:
1、什么叫光线?怎么画?
作图时,用一条带箭头的直线表示光的径迹和 传播方向的直线叫光线。
沿光的传播方向画个实线,并画个箭头表示光
的传播方向
平行光线: (太阳光)
2、我们的眼睛能看见物体,是因为物体 上有__光___进入眼睛.
3、白天或黑夜的灯光下我们能看见本身不发光 的物体,这是什么原因呢?猜一猜出.
▲6.镜面反射—当平行光线射到光滑很平的物 体表面上时,反射光线仍为平行光线,这种反 射叫做镜面反射。
7.漫反射—当平行光线经粗糙的平面反射后, 反射光线不再平行,而是射向各个方向,这种 反射叫做漫反射。
结论:镜面反射和漫反射的每一条光线均_遵__守__ 反射定律。
1、一条入射光线与反射面的夹角为30°,这时反射角 为____6,0反° 射光线与入射光线的夹角为( 120)°。
2、通常将反射现象分为两类:一类是( 镜面反射),另 一类是(漫反射)。坐在教室里能从各个方向看到黑板上 的字,是因为光线在黑板上发生了( 漫 )反射,这时每 条光线都遵守(光的反射)定律。
120°
60A.镜面反射遵从光的反射定律; B.漫反射不遵从光的反射定律; C.平行光束经平面镜反射后,仍是平行光束; D.漫反射中入射的平行光束,经反射后不在是平行光束。
▲光射到__任__何____物体表面都要反射光.
• 我们之所以看的见物体,是因为物体发 出或反射的光进入我们的眼睛。
二.光的反射
▲1.光的反射—光射到两种介质的界面上改 变方向再返回原来介质的现象叫做光的反射。 光的反射有什么规律呢?怎么探研光的反 射规律?(器材、步骤、分析、结论)
2.镜面:光滑的反射面叫做镜面。 平面镜:反射面是平面的镜面叫做平面镜。

《灯具反射器》课件

《灯具反射器》课件

03
灯具反射器的制造工艺
铸造工艺
铸造工艺是制造灯具反射器常用的方法之一 ,通过将熔融的金属倒入模具中,冷却凝固 后形成反射器。
铸造工艺具有生产效率高、成本低等优点, 适用于大规模生产。
铸造工艺的缺点是难以实现高精度和复杂形 状的制造,且铸造过程中容易产生气孔、缩 孔等缺陷。
机械加工工艺
机械加工工艺是通过切削、磨 削等机械手段将原材料加工成 反射器的形状。
机械加工工艺可以制造出高精 度和复杂形状的反射器,适用 于对精度要求较高的场合。
机械加工工艺的缺点是生产效 率较低,成本较高,且对于大 型反射器的制造较为困难。
表面处理工艺
表面处理工艺是对反射器表面进行涂装、镀膜等处理,以提高反射器的反射效率和 使用寿命。
常见的表面处理工艺包括镀银、喷涂等,可以提高反射器的耐腐蚀性和美观度。
详细描述
能效测试采用功率计测量灯具在一定时间内的耗电量,并计算出每平方米的照明功率;寿命测试则是在连续点燃 的情况下观察灯具的光衰程度,以确定其使用寿命。高能效、长寿命的灯具能够为企业节省能源和维修成本。
05
灯具反射器的应用案例
室内照明应用案例
家庭照明
灯具反射器在家庭照明中广泛应用,通过反射灯光,使光线更加柔和、均匀,提高照明 效果和舒适度。
种类与特点
平面反射器
结构简单,制造成本低,但反射 效率相对较低。
球面反射器
适用于广角照明,具有较好的光 线调节能力,但反射效率略低于 凹面反射器。
01
种类
根据形状和结构的不同,灯具反 射器可分为平面反射器、凹面反 射器和球面反射器等。
02
03
04
凹面反射器
具有较高的反射效率,适用于聚 光照明,但制造工艺较为复杂。

光的折射和反射

光的折射和反射

光的折射和反射光的传播、光的反射重点、难点:1.重点:(1)光的传播介质:能够传播光的物质。

光的传播介质均是透明物质,如空气、水、玻璃等。

与声波不同,光可在真空中传播,并且传播得最快。

(2)光线:用来表示光传播路径和方向的带箭头的直线,它是人们研究光现象的一种方法,是形象直观地表示光传播路径和方向的理想化物理模型,实际并不存在,像这种建立理想化物理模型的方法,是物理学中研究问题的一个很重要的方法。

(3)“一点、两角、三线”的认识O半面橙如图所示为光的反射,为了理解光的反射,必须先认识:一点:入射点0,它同时也是反射点;两角:反射角为反射光线与法线的夹角r,入射角为入射光线与法线的夹角i ;三线:反射光线0B入射光线AO法线ON在"一点、两角、三线"中,法线是过O点作垂直于反射面的虚线,是为了研究问题的方便而引入的辅助线。

2.难点:(1)用光的直线传播解释现象:影子的形成、小孔成像、日食、月食的成因。

(2)反射定律中的因果关系:光的反射中先有入射光,后有反射光,反射光线始终是随入射光线的改变而改变,即:反射总是“受制于” 入射的,因此在叙述时,有反射光线必有入射光线。

三.知识点分析:光的传播(一)知识要点1.光源:能够发光的物体,可以分为光源,如:太阳、萤火虫、水母等和光源,如:蜡烛、电灯等。

2.光在同种均匀介质中沿 _________ 传播。

3.光线:物理学中用一条带箭头的直线表示光的________ ,这种带箭头的直线称为光线。

4.用光的直线传播解释现象。

影子的形成、小孔成像、日食、月食的成因等现象都是由于光的直线传播造成的,由于光沿直线传播遇到不透明的物体,一部分光就会被物体挡住,在物体后面就有一个光线不能达到的区域,这就是影子。

5.光速;光在不同介质中传播速度_________ , 光在真空中传播得最快,c=3x 10 8m/ s,光在空气中速度比在真空中的速度略小,也约为3X3108m/s,光在水中的速度约是这个值的4,在2玻璃中的速度约是这个值的3。

生活中漫反射的例子

生活中漫反射的例子

生活中漫反射的例子生活中漫反射的例子生活中漫反射指的是光线经过物体表面或空气中的散射而被反射到其他方向,形成一定的光强度分布,一般呈现为漫反射光。

漫反射广泛存在于我们的日常生活中,既可以帮助我们正确识别物体形状和颜色,又可以在一定程度上起到美化环境和提升生活品质的作用。

以下是一些常见的生活中漫反射的例子:1、房间内的灯光在房间内打开灯光,灯光照射在墙壁、天花板和地面上时,会发生漫反射,这样整个房间就会被充分照亮。

如果房间只有一盏灯,但是漫反射的效果很好,就可以让整个房间都亮起来。

这样就能够提高房间的舒适度和使用价值,也有助于我们开展各种活动。

2、太阳光的漫反射日常生活中最常见的漫反射就是来自太阳光的漫反射。

在白天,阳光经过大气层后,会发生漫反射,这就是为什么天空是蓝色的原因。

此外,例如草坪、水面、建筑物等物体表面也会反射阳光,实现漫反射。

这些反射都让我们感受到温暖的阳光,提高了心情。

漫反射也会让我们避免太阳直射带来的伤害。

3、道路的漫反射在交通安全中,漫反射的应用不仅能让我们更好的识别道路,还能有效的提高夜间行车的安全。

道路上细小的颗粒物和油漆可以反射车灯的光,这样使得车灯的亮度会随之减弱,而经过反射之后的光线会均匀分布到路面上去,这样整个路面就会比较明亮。

蓝色和白色的标志和线条可以反射车灯的光线,帮助司机判断道路边缘,整体进而提高夜间行车的安全。

4、皮肤的漫反射我们皮肤上的漫反射会让我们感受到具有卫生干净、光滑的感觉。

通过散射的光可以让我们看到皮肤的质量,看到毛孔、皱纹等,进而可以判断肤质是否健康。

5、书籍页面的漫反射打开一本书,我们可以看到纸张漫反射的光线,优质的纸张会让人感到舒适,因为书中的光线是充分扩散的,可以让我们轻轻松松地看完整本书。

漫反射也可以使我们更好地理解文字,并增强我们的阅读体验。

总之,漫反射是光学中非常重要的一种现象,它广泛存在于我们的生活中。

漫反射带来的效果因场景不同而有所不同,但总的来说,这种光学现象在生活中扮演了很大的角色,不失为一种简单实用而美好的现象。

光的反射与折射定律光线在界面上的行为

光的反射与折射定律光线在界面上的行为

光的反射与折射定律光线在界面上的行为光的反射与折射定律:光线在界面上的行为光的反射与折射是光在两种介质之间传播时所遵循的重要规律。

这些规律被称为反射定律和折射定律,它们描述了光线在界面上的行为和特性。

本文将详细介绍光的反射与折射定律在不同条件下的应用和意义。

一、光的反射定律光的反射是指当光线遇到界面时,部分或全部光线被反射回原来的介质中。

根据光的反射定律,入射光线、反射光线和法线(垂直于界面的线)三者在同一平面上,并且反射光线的入射角等于反射角。

这一定律可以用以下数学关系表示:入射角(θi)= 反射角(θr)光的反射定律具有一定的实际应用。

例如,在镜子中看到的自己的倒影即是光的反射现象。

利用反射定律,我们可以设计出各种反光镜和反射镜,用于望远镜、显微镜和激光器等光学设备中。

此外,光的反射定律还被广泛应用于建筑、交通和舞台灯光等领域。

二、光的折射定律光的折射是指当光线从一种介质进入另一种介质时,光线改变传播方向的现象。

根据光的折射定律,入射光线、折射光线和法线三者在同一平面上,并且入射角与折射角之间的关系由下式描述:入射角(θi)/折射角(θt)= 折射介质的折射率(n2)/入射介质的折射率(n1)其中,折射率是不同介质中光的传播速度之比。

光的折射定律在光学中有着广泛的应用。

例如,光的折射使得我们可以看到水中的景物,也解释了为何在光线从一种介质进入另一种介质时,光线会发生偏折。

此外,在光学透镜、光纤通信和显微镜等领域中,光的折射定律也起到关键作用。

三、光的反射与折射实例光的反射和折射定律不仅仅是理论上的规律,它们也在我们日常生活和工作中起到了至关重要的作用。

下面将介绍一些光的反射与折射的实例:1. 镜面反射:平面镜的表面非常光滑,根据反射定律,光线在镜面上发生反射,使得我们能够看到镜中的物体。

镜子的形状和曲率也会影响反射的图像。

2. 水中的折射:当光线从空气中进入水中时,由于水的折射率比空气大,光线会发生折射。

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01.概述CGI技术是一门非常年轻而且发展迅速的科学。

其它相关的还有许多技术也在很短的时间内迅速的壮大,用于模拟自然现象,但它们只限于解决某一方面的问题,对我们来说选择合适的技术来解决相应的问题比较困难。

出于人们认识光与物质相互作用的方式,一些主要的技术脱颖而出,这其中最常用的是工作于物体表面的技术,另外就是CGI技术的到来。

它的原理是向场景里发射光线来收集必要的信息,重建真实自然现象的一个关键问题是需要大量的信息。

假设在我们所处的环境里,包括看不见的地方,有大量带有能量的光线穿过,它们在场景中哪怕是最狭小的地方以某种方式相互作用,这些光线的能量以不连续的形式存在(爱因斯坦光子说)。

物体表面的原子会吸收光子使自已的能级升高,受到激发的不稳定原子会自发的地回到最低能级,并将减少的那部分能量以光子的形式释放出来,这些光子根据发射它原子的种类有特定的波长。

打个比方吧,太阳光包含很多不同波长的电磁波,但这里面只有一小部分能被我们的眼睛所识别。

人造光源一般都有特定的颜色,因为它们含有各自特定的元素。

一个典型的钨极光源发出的光有一定的频率范围,这就是我们看到的橙色。

同样,氖光源发出的光是绿色。

自然界的这种吸收和发出光能的现象无时无刻不在我们的身边出现。

我们的眼睛扮演着摄像机的角色,收集和识别从四面八方射过来的光线的波长(颜色)和光子数量(强度)。

我们看到的图像正是在空间的某一点处众多光线的静止状态。

前面的内容仅仅从物理学的角度粗略的介绍了一下,但这样就足够了,我们没有必要考虑更深一层的物理知识。

这些内容足已解释我们看到的真实世界,今后的学习制作过程也足够用了02.用CGI技术重现生活中的例子前面说过每个原子都会吸收和发射光线,物体的颜色决定于反射光线的波长和物质原子的种类。

入射光线反射后向四面八方散射,但要根据入射光线方向反射(否则反射也不会进行),也许多物体不会直接在表面反射光线,像气体。

光线会在大多数物质里传播,并被物质内部的原子吸收和反射掉。

像下图中的蜡球,这种蜡物质吸收除了绿色和黄色之外的所有波长的光线(至少除黄绿色外的绝大多数光线),然后像大多数物体一样作为绿光的发射物体(除了黑洞之外)。

你们可以看到当蜡球靠近光源后它显现出黄绿色。

你们当中很多人可能都知道,在过去的几年中出现的很多光线跟踪渲染器都能模拟在“电脑产生的表面内部散射光线”,也叫做SSS(Sub Surface scattering)。

很多渲染器都使用相似的原理,像GI中的采样方式,在某一点发射多条光线到场景中,这些光线经反射后携带了物体表面的颜色信息,以此来确采样点的颜色,典型的例子-Monte Carlo。

不同的渲染器在保证图像质量不变的前提下有不同的缩短渲染时间的方式,因为有大量的光线信息需要收集。

这之中有简单的采样点插值算法过滤器;也有智能化的能识别物体边缘尖锐部分的高级插值算法过滤器,它能在需要的地方放置合适的采样点;还有适用于动画的采样引擎。

听起来这些算法都很高深,其实我们只要知道我们的工作是要找到合适的方法对付巨长的渲染时间就行了。

我在95到96年第一次接触3D软件的时候试着用一个光源照亮一个镜面属性的球体,但失败了。

当我用手电照射整个卧室的时候,卧室会有一点亮光,但在3D中除了聚光灯的圆锥范围内其它的地方一片黑暗。

我想,为什么会这样呢?后来我知道了,因为所有的物体都是反光体,我们平时看到光大多数光线都是反射光线。

朋友们你们是否知道,Blinn和Phong这些表面Saders是怎样工作的吗?固有色,高光到底是什么呢?在很长的一段时间里,我只知道怎样使用它们,怎样用它们达到预期的效果,但我从不知道它们真正代表着什么。

上面提到过,所有的物体都会吸收和发出光线。

一个全反射材质,也就是反射全部光线的材质,像表面镀了金属的玻璃,它表面的每一个点都包含了环境的信息。

当光线在物体表面反射后一部分光线被吸收,反射光线变弱且被“染色”。

因此过渡色就是物体表面除吸收的那一部分的带有表面颜色的反射光线。

在现实中绝大多数表面都会有一定程度的粗糙度,我不是说肉眼可以看到的凹凸不平,而是微观上的表面粗糙。

不同的Saders能够快速有效地模拟表面的粗糙方式。

高光就是反射最多,光线聚集最强烈的那一部分表面产生的。

地过渡色区域也会有小面积的高光,但随着表面和光源的距离拉大高光也渐渐地变的不明显了。

这样的高光在现实世界并不存在,这是因为现实世界不存在3D软件中的理想光源(点光源和面光源)。

现实世界中的光源总会有一定的形状,这样高光区会表现有一定的细节而且可以看到光源的形态。

参考下图中的皮革,射到高光区的光线来自窗外的阳光,可以看到真实表面的细节是很复杂的。

可以说高光区只是过渡色区域中反射较强的表面。

像这样的反光表面只用一个简单的Sader是不可能实现的,我们必需用真正的光源来模拟窗外的光线。

或许还要用反射模糊来模拟过渡色区域的光线散射,用一点过滤色模拟表面吸收不同的光线产生的颜色。

这可能就是这几年来HDRI如此流行的缘故吧。

HDRI不仅可以产生高质量的间接照明,还可以用渲染出真实的反射和高光区的精彩细节。

这是一幅勺子的照片,主光来自上方。

勺子的中心有非常强烈的高光,有趣的是周围还有一圈圈的刮痕。

每一圈刮痕可以看成在它边缘处反光的圆柱形凸痕。

光线在它们之间反射,这样反射光线在某个方向上散射开来,也就是CGI里所谓反射的各向异性。

在这张图片中我们看到主光在高光区的中心形成一个十字。

像打磨过的金属和毛发这类物质常发生这种现象,而且针对这种高光已经有不同的Shaders算法了。

我要指出的是这些算法都必需能快速的产生各向异性的高光。

如果想渲染出正确的高光就必需用真实的物体,或者至少用凹凸贴图模拟刮痕(这个Shaders用在CGI毛发上一点意义都没有,因为这种现象是由许多许多细小的圆柱体产生的)。

我只发现在使用不透明贴图的时候这种Shaders才管用。

光线还可以表现出另一种特性。

当光线与表面的夹角很小的时候光线趋向于在表面反射,但当光线跟表面接近垂直时趋向于穿透表面介质。

这也是一种很重要的特性,叫做Fresnel(菲涅耳效应)光学纤维这种物质常发生这种现象。

许多渲染器都支持这个特效。

下面的图我们能很清楚地看到这个效应,在角度很小的情下况液晶屏反射很强烈,但垂直看时大多光线都穿过了塑料壳而被黑色的LCD吸收了。

几乎所有的材质都或多或少的表现出这种特性,特别是透明物体(几乎所有的物体都是“透明”的,只不过这取决于物体原子吸收光线的多少罢了)。

好,我想到现在为止我已向你们介绍了光线的反射原理。

我希望你们能在这里学到一些有用的东西。

下面的是一些焦散(Caustics)和散射(Dispersion)的图片。

还有一张图片,上面是一个物体和阴影,我想告诉你们的是这个透明物体的阴影和我的手一样也是不透明的,这是初学者对透明物体使用光线跟踪阴影时常犯的一个毛病。

如果你们有问题的话尽管问吧。

请睁大眼睛随时留心你的身边,发觉周围不经意的小事,有时它也是美丽的。

作为一个艺术家这样有助于提高你技术方面的理解。

01.反射的奥秘-第二部分在第二部分中Philipp Zaufel用通俗的语言描述了BRDF(双向反射分布函数)--一个CG中最常用的用来描述材质反射行为的数学模型。

02.总论BRDF-双向反射分布函数,是用来描述材质反射行为的函数,是一个数学模型。

这篇小教程是为艺术工作者写的,而不程序员。

有关BRDF的技术资料有很多,但我的目的是想让你们了解如何让它正确的工作,而不是大篇幅的罗列。

BRDF在CG中无处不在。

当你使用Phong,Blinn或者其它Shader的时候你就在使用BRDF模型。

要是你用光线跟踪制作反射,阴影或者产生GI效果的时候,你也在无形中使用着BRDF模型。

一个BRDF模型描述了一种表面上入射和反射光线的关系。

因此说简单点就是光线射到表面上,表面对光线产生作用。

光线可以被反射(镜面的或漫射的),吸收,或两者都有。

我们可以通过测量一种真实物体表面上的反射和入射光线来描述这种材质和它形成的BRDF,测量的结果可以用在CG程序中来产生有相同表面属性的材质。

但大多数情况下会使用简化的,带可调节参数的模型来产生CG表面。

这些反射模型可以是精确的,也可以是经验化的。

这里我们关心的是精确的分析反射模型。

因为它里面的参数或者说方程是基于真实世界的,并且为了能使材质叠加产生复杂的SHADERS,它们也使用在CGI中。

像Robertson-Sandford和Beard-maxwell这些经验模型,它们用的是虚构的参数来构建简化的BRDF。

下面我会提到一些高级的反射模型。

像BTDF,BSDF,BDF 和BSSDF,这是为了澄清一个事实:一个BRDF只是依据表面属性,入射光角度(同它的参数)和视角来描述光线的反射。

BTDF-双向传输分布函数,描述了透明的表面属性,过程是通过矢量计算表面的两个方向(不是同一个计算过程)。

BRDF和BTDF合起来就是BSDF,简称BDF--双向散射分布函数,描述表面上同一点处两个方向的半球的函数。

这些就是高级(镜面)光线跟踪渲染的基础函数。

BSSDF--双向表面散射反射分布函数,它的发明者就是发明光子贴图的那个人,Henrik Jensen。

它描述了物体内部的光线散射。

好莱坞,概论就这么多,下面我们一一介绍吧。

03.完美的漫射材质——Lambert这是个非常简单的模型,而且距今已有200年的历史了。

在CG场景中它无处不在。

这个模型描述了一个完美的漫射表面。

入射光在表面上向四周等量的散开,如果从不同的角度观察表面的话会看到同样的颜色(各向同性)。

唯一不同的是入射的角度。

入射击角为90度时表面亮,反之则暗。

这种模型在生活中是很常见的,但生活中这种的完美的漫射表面非常少,这就是CG表面看不去是电脑产生的表面的原因。

就因为它的速度相当快,而且非常普及,因此它成为实时渲染表面SHADER中最常见常用的一个。

Gourad Sading是实时渲染技术中的一员,因为它不是基于每像素计算的,而是基于顶点的计算方法,计算顶点色值后在各顶点间运用插值算法来形成多边形。

(新一代的显卡都支持实时像素阴影渲染,并且这些成熟的模型都成为了今天的标准,但这不是今天我们讨论的话韪。

)这个模型大多数情况下在物理上是正确的,这意味着一些重要的物理规则被保留了。

其中有一个就是反射光线的能量总和一定小于入射光线的能量。

另一条是对不同颜色的吸收原则,比如说过渡色为黑色的物体吸收掉所有的入射光线,并不产生反射(过渡色——一个Lambert模型引申出的重要参数)。

mbert的例子上图中的个球体都被赋予了Lambert材质。

第1,2个是同一个球休的不同视角。

图中红圈表示球上的同一个点。

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